沥青与沥青混合料

沥青与沥青混合料有关路面上中下三个结构层，从材料、结构、粒径等考虑分析。答：1、级配、材料组成选择通常认为密实型中粒式或细粒式沥青混凝土混合料（如DAC-13、DAC-16）最宜用于表面层，它的空隙率一般为3%~5%。在这个最佳范围内，可以防止水害及冻害。又由于它保留一定的空隙率，热季不会泛油，表面层切忌使用空隙率大于6%的半密实型混合料。此外密实型级配混合料的抗裂性、疲劳强度和耐久性均较优越。对于重交通和特重交通等级，普通热拌和沥青混凝土混合料不能满足使用要求时，可以采用SMA-10、SMA-13沥青混合料，必要时可以采用改性沥青混合料。沥青中面层和下面层经受着与沥青上面层相同的不利工作环境，惟平整度和抗滑性方面的要求略低一些，因此对沥青混合料的选择同样有较高的要求，特别是在密实防水和抗剪切变形等方面的要求也很高，通常选用密实型中粒式和粗粒式混合料（如DAC-20、DAC-25），有时对于特重交通等级也有采用SMA-20沥青混合料修筑中面层并采用改性沥青结合料。2、 结构组合原则根据极限应变理论，交通量的增大并不需要沥青面层厚度的无限增加。当应变处于这个水平以下时不会发生路面结构破坏，再增加厚度是多余的。2.1基于抗疲劳的结构组合原则路面设计的一般原则认为：劲度大的混合料越厚越好，劲度小的混合料越薄越好。在给定荷载下混合料抗弯曲能力是劲度（E）和路面厚度（h3）的函数。硬沥青不一定能提供更大的疲劳寿命。对于一种给定荷载，硬沥青混合料在薄路面中对拉应变影响很小，因为结构的抗弯曲能力主要是由下卧层来承担，高模量的沥青并不一定使Eh3很大。因此，尽管沥青劲度大，混合料拉应变仍然很大，而硬沥青混合料在高应变下疲劳寿命较小，而采用较柔的沥青则因为其疲劳寿命较大可以承担更多的荷载作用。对于厚沥青路面因其h3大，高模量将会大幅度较小层底拉应变，因此，高模量混合料对厚层结构的疲劳寿命有利。依据该原则，在英国、澳大利亚、法国等国的厚沥青路面上通常采用很硬的沥青。2.2基于抗永久变形的结构组合原则研究发现：无论沥青层厚度如何，在沥青层表面2.5cm范围内其车辙变形很小。分析认为这种现象的原因在于在靠近沥青层表面处由于轮载产生的水平约束应力与竖向应力（轮胎或接地应力）相当。在靠近表面受三向应力形成一种零剪应力状态，因而难以观察到剪切变形。路表面以下5~10cm范围内剪应力达到最大值，这表明沥青混合料产生最大车辙区域不超过路面以下12.5cm深度范围，超出该深度范围只有较小的车辙增量。对沥青层厚度超过200mm的路面的车辙进行分析，发现厚沥青层路面车辙仅限于距表面10cm以内，没有出现结构性的永久变形。同时，随着沥青层厚度增大，沥青层车辙的最大值减小，而沥青面层厚度为10cm左右时，其路面车辙值最大。由于绝大部分沥青混合料车辙出现在距表面7.5cm直至距表面12.5cm的范围内，因此，当采用品质差的沥青混合料时，增加其厚度并不能减小沥青混合料层的车辙，反而会可能增大车辙。一般来讲，增大沥青混合料厚度不能显著减小整个沥青层的车辙，但是会显著减小粒料基层或底基层及土基的永久变形。因此，并不是沥青层越厚车辙越严重。2、透层油需不需要，以什么样的性能加入？答：为使沥青面层与非沥青材料基层结合良好，在粒料类基层如级配砾石、级配碎石以及各种水泥稳定、石灰稳定和石灰工业废渣稳定基层上，喷洒一层低粘滞度的液体沥青，使之透入基层表面，这一层我们称之为透层，把喷洒的材料称之为透层油。从应用层位和使用材料不难看出，透层并不是路面结构中一个独立的结构层，而是基层中的一部分，与基层浑然一体，依靠材料本身的渗透性进入到基层表面，形成一个有机结合料渗透层，主要是作为铺筑沥青面层前的一种预先处治，其作用是有利于基层向沥青面层过渡、增加非沥青材料基层与沥青面层之间的粘结力、填塞基层表面的孔隙以及将基层表面可能松散的集料粘结在一起。没有喷洒任何透层材料时，沥青面层和非沥青性质的半刚性基层之间粘结力是相当微弱的，仅靠沥青路面高温摊铺时热沥青对半刚性基层产生的粘结是远远不够的，必需要特别增加一道基层与面层之间的层间处理措施以此来增大基层与面层之间的粘结性能，这道工序不是可有可无的，而是必不可少的。所以透层油是需要的。在实际施工中，透层油的使用状况不尽人意，尤其在半刚性基层上，特别是在己经固化的半刚性基层上，大都透不下去，只是在基层表面形成了一层油皮，由于这一层油皮根本没有渗透进入基层，所以又极易被后续的运料车、摊铺机等粘起、推掉，起不到应有的基层与面层之间的过渡和粘结作用，所以，透层油要有很强的渗透能力，能够深入到基层的孔隙中。我国正在使用的透层油主要是稀释沥青和乳化沥青。稀释沥青作为透层油使用时渗透效果较好，其不足之处是要浪费大量的有机稀释剂，成本较高，而且这些物质易燃容易造成危险。另外在洒布后稀释剂直接挥发到大气中无法回收，还会造成环境污染，这也是稀释沥青作为透层油使用时有待解决的问题。对于乳化沥青材料，由于其环保、成本、施工方面的优越性，使其在国内得到了广泛应用，但作为透层油在半刚性基层上使用时渗透效果并不理想，在乳化沥青材料本身和工艺上都还有许多有待解决的问题。3、 丙烷能不能脱去沥青中的腊质，怎么脱去石蜡？答:丙烷可以脱去沥青中的腊质。因为丙烷在低温时对油的溶解度很大而对蜡的溶解度很小，利用这一性质可以将石蜡从沥青中脱去，但是成本将高。氯盐处理法：在进行处理时，先将高蜡沥青放入锅内加热熔化至沥青脱水。温度一般控制在220~240°C。脱水后的沥青在260~280°C温度及不断搅拌下，加人预先称好的粉状氯盐，这时出现大量的气泡，表示氯盐和沥青的化学反应在进行，然后保温0.5~1h左右，泡沫消失后即可使用。常用的氯盐有Al、Fe、Zn等。其活性顺序为Al>Fe>Zn。高温吹氧法：将沥青脱水后，加热至250~300C，吹入空气，使蜡分氧化和蒸发，吹氧时间一般为2~6h。减压蒸提法：系在加热的石油沥青（300C）中通入高压水蒸汽（350C），使熔点和沸点较低的石蜡和油质分子与水蒸气的分子相互发生作用。随着蒸汽从沥青里分馏出来。该法的缺点是脱蜡处理后的沥青，性能得到改善，但软化点降低，必须重新经过氧化处理，以提高其软化点。溶剂脱蜡法：系在工业上常采用的方法。用选择性的溶剂，如液态丙烷，甲乙酮等溶解油蜡质，冷却使蜡质结晶析出，过滤后得到的疏松蜡质再进进一步精制，丙烷或甲乙酮等回收使用。混合处理法：在多蜡沥青中掺入一定比例的10号石油沥青或天然沥青。混合熔化搅拌均匀，以增加沥青质含量，相对减少石蜡含量。一般掺配比例为：多蜡沥青：10号建筑石油沥青=1:0.7~1.5（重量比）。4、 前苏联在粘稠道路沥青技术标准中增加了0C延度标准，为什么？答：前苏联的气候较寒冷，为了更加明确沥青的低温性能指标，所以增加了0°。延度标准，但是其操作性以及结果可能存在着一些问题，因为在0C时沥青更多表现的是塑性，而其粘弹性就会很低，所以沥青会出现一拉就断的现象，并不能很好的表征其低温特性。我国现在采用的测试路用沥青的延度是通过在规定的速度和温度下（5cm/min、15°C或10°C）,拉伸标准试件（普通的8字模或条形试模）的两端直到断裂的长度。就温度的选择来说比较合理，在10C时，不论是基质沥青还是改性沥青，都能很好的反映其低温性质。但在某一温度下具有较好延展性的沥青，在另一温度下可能变化较大。因此，在评价沥青质量时，只考虑某一温度时的延展度是有局限性的。通过两个或更多的温度条件下的延度值，可以更完善地说明沥青对环境条件变化反应的敏感程度。这在生产单位尚有一定难度，但是在沥青的研究方面可以借鉴。5、石油沥青工程性质评价方法。答：1、粘滞性粘滞性的研究方法（1） 条件粘度法：针入度、软化点；（2） 绝对粘度法。动态剪切试验：美国SHRP计划在沥青结合料路用性能规范中提出的评价结合料高温稳定性的指标是采用动态剪切流变仪DSR），对原样沥青及RTFOT后残留沥青试样分别进行两次动态剪切试验。2、 延性一一延度（低温）路用沥青的延度是通过在规定的速度和温度下（5cm/min、15C或10C），拉伸标准试件（普通的8字模或条形试模）的两端直到断裂的长度。在10C或15C时得到的延度试验和剪切试验结果能够间接地反映在路面温度时粘度和剪切敏感性的关系。3、 粘附性3.1沥青与矿料的粘附性试验这类试验方法是根据沥青粘附在粗集料表面的薄膜在一定温度下，受水的作用产生剥离的程度，以判断沥青与集料表面的粘附性能。有水煮法（粗集料＞13.2mm），静态水浸法（粗集料＜13.2mm）、光度计法。3.2沥青混合料水稳性试验这类试验方法适用于级配矿料与适量沥青拌和成混合料、制成试样后，测定沥青混合料在水的作用下力学性质变化的程度，这类方法与沥青在路面中使用状态较为接近。有浸水抗压强度试验、浸水马歇尔试验（浸水残留稳定度）、真空饱和马歇尔试验（真空饱水残留稳定度）、冻融劈裂试验（冻融劈裂抗拉强度比）。4、 安全性闪点被公认为是反映沥青在施工过程中安全性能的指标。沥青闪点是试样在规定的开口杯盛样器内按规定的升温速度受热时所挥发的气体以规定的方法与试焰接触，初次发生一瞬即灭的火焰时的试样温度，以C表示。5、 感温性感时性）5.1感温性及其指标感温性是指沥青材料受温度影响其性质变化的程度，这叫做沥青的温度敏感性。感温性指标是指表征沥青随温度而发生性质变化幅度的指标。5.2常用指标及评价方法国际上用以表示沥青感温性的指标有多种表达方式，现在普遍采用的有针入度指数PI＞针入度粘度指数PVN及粘温指数VTS等。由于计算方法不同，实际的表达方法更多。不过，无论采用哪一个指标，都是以两个或两个以上不同温度的沥青指标的变化幅度来衡量的。6、 老化性⑴老化阶段分:施工阶段的老化（短期老化STOA）和运营阶段的老化（长期老化LTOA）。（2） 老化原因有:a.沥青的氧化作用（高温条件下）;b.轻质油分的挥发作用;c.聚合作用（结构片中正、负、中性电荷）;d启然硬化作用（分子重新定位，蜡结晶，可逆过程）;e.渗流作用。（3）